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2014 Fiscal Year Annual Research Report

発振波長が温度に依存しない希釈ビスマスⅢ‐Ⅴ族半導体レーザの実現

Research Project

Project/Area Number 24246008
Research InstitutionKyoto Institute of Technology

Principal Investigator

吉本 昌広  京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 教授 (20210776)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords結晶成長 / 半金属 / 分子線エピタキシー / レーザ / レーザダイオード / 半金属半導体合金
Outline of Annual Research Achievements

希釈ビスマス系III-V族混晶は、禁制帯幅が温度無依存化するなど特異な物性を示す半導体半金属混晶である。申請者らが世界に先駆けて切り開いてきた日本発の半導体材料である。本研究の最終目的は、発振波長が温度無依存である半導体レーザを実現することである。具体的には、(1)光通信波長帯で発光する高品質の高Bi含有GaAsBiを制御性よく得る方法を確立し、(2)AlGaAsをクラッド層、GaAsBiを活性層とするヘテロ接合構造を製作し、電流注入レーザ発振を実現する。この過程で、(3)高品質のGaAsBiを用いて、この材料のもつ真の物性を探求する。前年度までに、発光波長の長波長化を目指して、高品質で高Bi組成のGaAsBi結晶成長法を確立し、Bi組成11.8%の薄膜から波長1.45umの発光を得た。ストライプ電極利得導波路型GaAsBiレーザダイオードを試作し、最長波長1.045 umでレーザ発振させた。本レーザは高い特性温度および低い発振波長の温度依存性を併せ持つことを世界で初めて実証した。
本年度は、GaAsBiレーザダイオードの発振しきい値電流を低減するためにレーザ構造の改良を進めた。利得導波路を形成するための電流狭窄構造の改善を進め、明確な漏れ電流の抑制には成功したが、しきい値電流の低減には到らなかった。
計画全般を通じて、当初の目的である低い発振波長の温度依存性を持つGaAsBi電流注入レーザを世界で初めて実現した。発振しきい値電流の低減が課題として残った。今後、引き続きしきい値電流の低減に注力しつつ、GaNAsBi四元混晶レーザへの展開を図る。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (9 results)

All 2015 2014

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 5 results)

  • [Journal Article] Electrically pumped room-temperature operation of GaAs1-xBix laser diodes with low-temperature dependence of oscillation wavelength2014

    • Author(s)
      T. Fuyuki, K. Yoshida, R. Yoshioka, M. Yoshimoto
    • Journal Title

      Appl. Phys. Express

      Volume: 7 Pages: 082101 (4ページ)

    • DOI

      10.7567/APEX.7.082101

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] GaAsBi Laser Diodes with Low Temperature Dependence of Lasing Wavelength2015

    • Author(s)
      M. Yoshimoto
    • Organizer
      6th International Workshop on Bismuth-Containing Semiconductors
    • Place of Presentation
      Madison, Wisconsin, USA
    • Year and Date
      2015-07-19 – 2015-07-22
    • Invited
  • [Presentation] Molecular beam epitaxy of GaAsBi and its application to laser diodes with low-temperature dependence of oscillation wavelength2015

    • Author(s)
      M. Yoshimoto
    • Organizer
      18th European Molecular Beam Epitaxy workshop
    • Place of Presentation
      Canazei, Italy
    • Year and Date
      2015-03-15 – 2015-03-18
    • Invited
  • [Presentation] 発振波長の低い温度依存性を有するGaAs1-xBixレーザダイオードの実現2014

    • Author(s)
      冬木琢真,吉田憲司,吉岡諒,吉本昌広
    • Organizer
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • Invited
  • [Presentation] Molecular Beam Epitaxy of Laser-quality GaAsBi2014

    • Author(s)
      R. Yoshioka, T. Fuyuki, K. Yoshida, M. Yoshimoto
    • Organizer
      8th International Conference on Molecular Beam Epitaxy (MBE 2014)
    • Place of Presentation
      Flagstaff, Arizona, USA
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-12
    • Invited
  • [Presentation] 発振波長の低い温度依存性を有するGaAsBiレーザダイオードの実現2014

    • Author(s)
      冬木琢真、吉田憲司、吉岡 諒、吉本昌広
    • Organizer
      電子情報通信学会 信頼性/機構デバイス/電子部品・材料/光エレクトロニクス/レーザ・量子エレクトロニクス合同研究会
    • Place of Presentation
      小樽経済センター
    • Year and Date
      2014-08-21 – 2014-08-22
  • [Presentation] Molecular beam epitaxy of GaAsBi and its lasing chracteristics2014

    • Author(s)
      M. Yoshimoto
    • Organizer
      6th International Conference on Optical, Optoelectronic and Photonic Materials and Applications (ICOOPMA)
    • Place of Presentation
      Leeds, UK
    • Year and Date
      2014-07-27 – 2014-08-01
    • Invited
  • [Presentation] GaAsBi laser diodes fabricated by molecular beam epitaxy2014

    • Author(s)
      M. Yoshimoto, R. Yoshioka, K. Yoshida, and T. Fuyuki
    • Organizer
      5th International Workshop on Bismuth-Containing Semiconductors
    • Place of Presentation
      Cork, Ireland
    • Year and Date
      2014-07-13 – 2014-07-16
  • [Presentation] GaAsBi Laser Diodes with Low Temperature Dependence of Lasing Wavelength2014

    • Author(s)
      T. Fuyuki, R. Yoshioka, K. Yoshida, M. Yoshimoto
    • Organizer
      Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) 2014
    • Place of Presentation
      San Jose, CA , USA
    • Year and Date
      2014-06-08 – 2014-06-13

URL: 

Published: 2016-06-03  

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